بترولوجية وجيوكيميايئة وإشعاعية وادى أم لصيفة وادى كب حمدان، منطقة أم غيج، وسط الصحراء الشرقية، مصر

                                                "ملخص الرسالة المقدمة من 

بعنوان:  بترولوجية وجيوكيميايئة وإشعاعية وادى أم لصيفة وادى كب حمدان، منطقة أم غيج، وسط     الصحراء الشرقية، مصر

جهة البحث: هيئة المواد النووية

    تقع منطقة الدراسة بين خطوط عرض 25o-42- ، -25o 30 شمالا وبين خطوط طول 34o 27- ،  34o 12- شرقا.  وتبلغ مساحتها 200 كم2. بغطى منطقة الدراسة صخور نارية ومتحولة من حقب البروتيروزوى المتأخر.

 تنقسم صخورالركيزة إلى وحدتين صخريتين تكتونيتين أساسيتين تظهران فى شكل طية محدبة مزوجة رئيسية تأخذ إتجاه شمال غرب ، وجنوب شرق.

أولا: الوحدة الصخرية  السفلى وتشتمل على صخور الميلانج الأوفيوليتى ومجموعة الجرانيتات الجزرية.

ثانيا: المجموعة الصخرية العليا وتشمل التداخلات الجرانيتية الحديثة والتى تتميز بأنها صفائحية Lineated, foliated  ، كما أن بها جزء Myloninitzed

                وقد أمكن  من الدراسة الحقلية تقسيم صخور المنطقة إلى التجمعات الصخرية التكتونية مرتبة من الأقدم إلى الأحدث.

1. الميلانج الأفيوليتى:

    ويتكون الكتل والجلاميد من :

  - صخور جابرو متحولة.

  - صخور السربنتين

 وذلك داخل نسيج من صخور رسوبية متحولة

2. صخور الأقواس الجزرية:

                تشتمل على صخور بركانية متحولة وما يصاحبها من صخور فتاتية :

     - بازليت وبازلت وسائدى متحول.

      - جرانوديوريت

      - كوارتز ديوريت

3.  صخورالجرانيتات الحديثة.

4. السيانيت القلوى

وفيما يلى وصف مختصر لكل من هذه الوحدات الصخرية المصاحبة لها.

1. الميلانج الأفيوليتى: تعد أقدم صخور المنطقة وتتكون من رواسب الميلانج (المواد اللاحمة) وهى عبارة عن صخور الجرايوكى المتحول والكوارتز فلسبار شست والشيست الهورنبلندى الأكتيوليتى المتحول، وكما تحتوى على كتل وجلاميد و حصى صخرية ذات أحجام مختلفة من صخور السربيتنين وتلك كربونات والجابرو المتحول وقد أظهرت الدراسة الجيوكيميائية أن صخور الكوارتز فلسبار شست نشأت فى أحواض ترسيب بجانب أحواض قارية نشطة (active continental margin) ، أما صخور الشيست الهورنبلندى فقد نشأت فى أحواض ترسيب بجانبأقواس  جزرمحيطية (oceanic island arc) 

أما صخور السربنتين والتلك كربونات فقد نشأت من تحول صخور فوق قاعدية Harzburgite/dunite تحت ظروف مشابهة للـ Bushveld complex ماعدا جزء بسيط منها مشابه لنوع type) (Alpine  كما أظهرت دراسة بعض العناصر الأرضية النادرة نموذج معقد يبين تطور السربنتين فى غلاف اللب الأرضى عن طريق عمليات تحولية.

 2. صخور الأقواس الجزرية وتشمل صخور البركانيات المتحولة وقد أظهرت الدراسة البتروجرافية الجيوكيمائية أنها تتكون من صخور البازلت والبازلت أنديزيتى لها صفات كلس قلوية وأنها نشأت من مجما من نوع ثيوليت oceanic tholeiitic to mild tholeiitic)) يتميز بنسبة عالية فى الماغنيسيوم والحديد مع نسبة منخفضة من البوتاسيوم والتى تصاحبها إنخفاض فى العناصر النادرة الخفيفة (LREE) .

وبالنسبة لصخور معقد الميتاجابرو دايوريت فهى تتكون كطبقة متداخلة مع الرواسب تأخذ أتجاه شرق غرب المنطقة، تحتوى على هورنبلند اكتينوليت تعكس سحنة أمفيبوليت amphibolite كما أن لها خصائص كيميائية وسط بين كلس قلوية وثيوليتية مما يؤكد أنها تكونت فى بيئة خلف أحواض الجزر Back arc basin   والتى أنتجت أيضا الجرانيتات القوسية وهى ممثلة بصخور الكوارتز ديوريت، وتوناليت/ جرانوديوريت ذات تركيب معدنى ممثل بالبلاجيوكليز (An12-25)  والكوارتز والبرثيت والبيوتيت  وأكاسيد الحديد كما توجد بعض المعادن الإضافية مثل الأباتيت والزركون.

وهى متبلورة تحت منحنى الأنصهار Subsolvus  وقد أوضحت الدراسة الجيوكيميائية أنها تكونت من مجما كلس قلوية metaluminous to slightly peraluminous  من نوع I-type  فى بيئة أقواس الجزر التكتونية.

3. صخور الجرانيتيات الحديثة               وتشمل جرانيتات حديثة فى شمال ووسط وغرب منطقة الدراسة ذات تركيب معدنى ممثل أساسا بالبيوتيت، كوارتز، بلاجيوكليز وميكروكلينى بيوتيت، مسكوفيت، كما يوجد بعض المعادن الإضافية ممثلة بالجارنت – زركون – أسفين- اللانيت – ومن الدراسة الجيوكيميائية يتبين أن هذه الصخور تكونت من مجما كلس قلوية وافرة الألومنيوم لها صفات من نوع I-type حتى تصل إلى A-type وقد نشأت فى بيئة داخل الألواح التكتونية Within plate تكتونيا تحت درجة حرارة بين 400 0 م ،   600 0 م  تحت ضغط فوق 5 كيلو بار فيما يعتقد أنها نشأت فى ظروف مائية Hydrous  بواسطة صهير تجزيئى.

أما السيانيت فيظهر على شكل كتل Isometric فى الجزء الجنوبى الشرقى من المنطقة متداخلة  مع صخور بركانية ، وقد أظهرت الدراسة البتروجرافية والجيوكيميائية أنه من نوع alkali syenite وجزء منه يحمل معدن النفيلين (nepheline)  كما أنه ذو طبيعة كلس قلوية وتحمل صفات جرانيت (A-type) ذات metaluminous to peralkaline  وقد نشأ فى مرحلة مابعد الإلتحام القارى post orogenic) ) فى بيئة داخل الألواح التكتونية(within-plate) .

أما توزيع عنصرى اليورانيوم والثوريوم  U, Th فى صخور فمن الملاحظ أن منطقة الدراسة، هناك  زيادة فى محتواها فى صخور السربنتين والميتاجابرو والصخور البركانيية إلى أن تصل إلى الصخور الرسوبية مع تشابه بين قيم U, Th للصخور الرسوبية والصخور البركانية مما يوحى بأن الصخور الرسوبيةmatrix  mélange   قد تكونت من فتات صخور نشأتها بركانية volcanogenic origin   .

وبالنسبة لسلوك U, Th  مع العناصر الغير ممتزجة incompatible  فنرى أن صخور السربنتين والمتاجابرو والبركانيات المتحولة دائما فى الغالب تعطى علاقة إيجابية positive trend   معها فى حين أن الصخور الرسوبية تظهر دائما سلوكا مشتتا وهذا مما يعزى إلى عمليات التحول بالمنطقة.

و عن سلوك اليورانيوم والثوريوم مع الجرانيتات فمن الملاحظ زيادة فى نسبة اليورانيوم مع الزيادة فى محتوى السليكا من الجرانوديوريت فيما عدا الزيادة فى محتوى اليورانيوم والثوريوم فى صخور الكوارتز ديوريت لانستطيع تفسيره ولكن هناك احتمالية أنه قد نشأ فى بيئة الوشاح الأعلى المتحولة             ((metasomatized mantle غنية باليورانيوم والثوريوم والعناصر الأخرى الغير ممتزجة incompatible elements وحفظت أثناء العمليات التكتونية Subduction zone ، كما ترجع إشعاعية صخور الجرانيتات أيضا إلى تواجد بعض المعادن الإضافية مثل الزركون والأسفين وأكاسيد الحديد.                      

ABSTRACT

Name of Student: Wafaa Hosny Mohammed

Title:  Petrology, Geochemistry and Radioactivity of Wadi Umm Lisayfah-Wadi Kab Hemdan, Umm Gheig Area, Central Eastern Desert, Egypt

Umm Lisayfah-Kab Hemdan area, central Eastern Desert, Egypt is located between lat. 25o 30- - 25o 42-N and long. 34o 12- 34o 27- E covering 200 km2. It is covered by a sequence of igneous and metamorphic rocks of late Proterozoic age. The sequence comprises two major litho-tectonic units exposed within a major doubly plunging  anticline trending NW-SE, “Umm Lisayfah Antiform”. The lower infra-crustal unit comprises intensively deformed and tectonized ophiolitic mélange forming an elongate belt. The upper supra-crustal unit comprises granitoid intrusives exhibiting foliations mineral lineation, mylonitization and cataclastics indicating syn-to-late orogenic emplacement and latter suffered mechanical deformation.

The ophiolitic mélange matrix comprises quartzofeldspathic schist and actinolite/hornblende schist. These rocks are intensely folded and deformed. The mineral assemblage of the quartzofeldspathic schist indicates metamorphism in the quartz-albite-epidote subfacies of the lower greenschist facies. Also, they may represent metamorphosed sedimentary materials dominated by sandstone facies. Geochemically, it is suggested that such felsic dominated detritus accumulated in sedimentary basin adjacent to active continental margin. On the other hand, the mineral assemblage of the actinolite/hornblende schist indicates metamorphism in the quartz albite-actinolite subfacies of the greenschist-lower amphibolites facies. Also, they represent metamorphosed basically dominated volcanogenic materials. Geochemically, it is suggested that such basic volcanogenic detritus accumulated in sedimentary basin adjacent to an oceanic island arc.

The ophiolitic mélange include blocks and fragments comprising serpentinites and related rocks, arc metavolcanics, metagabbro-diorite complex and some arc granitoids. These rocks are of variable sizes and chaotically distributed within the mélange matrix. They exhibit highly sheared tectonic contacts against the enclosing matrix.  The relict textures and geochemical characteristics indicate that the serpentinites originated from harzburgite/dunite ultramafite source under tectonic conditions similar to those of the Bushveld complex with fewer samples indicating conditions of the Alpine type serpentinites. The normalized REE pattern suggests that the peridotite protolith probably was developed from metasmoatized upper mantle region due to the LREE enrichment observed.

The arc metavolcanics comprise metabasalts and metabasaltic andesites. They are strongly deformed and metamorphosed in the lower greenschist facies. Geochemically, they belong to the low-K tholeiitic island arc volcanic series exhibiting enrichment in LILE and depletion in HFSE, as well as characterized by high MgO and FeO contents. They originated from tholeiitic magma developed in an immature island arc system. The increase in the calc-alkaline characteristics exhibited by the metabasaltic andesites indicates the growing maturity of the island arc system due to thickening of the crust. The metabasalts exhibit a depleted LREE normalized pattern whereas the metabasaltic andesites are LREE enriched. The relative magnitudes of K, Sr and Ba enrichments appear to correlate with the degree of LREE enrichments. Such observations suggest derivation of these rocks from upper mantle metasomatized regions to varying degrees.

                The metagabbro-diorite complex, occurs as small isolated masses or layers floating over or intercalated within the ophiolitic mélange matrix schists and metasediments. They have transitional geochemical characteristics between MORB and arc magmatism originating from (tholeiitic/calc alkaline) magmas. It is suggested that they probably developed within back-arc basin system associated with sea-floor spreading as well as subduction processes.

                The arc-granitoids comprise a quartz diorite/tonalite/granodiorite suite. They exhibit the effects of multi-deformation events exemplified by foliation and mineral lineation as well as mylonitization and catacalasis. They show subsolvus textures and slow cooling histories. Geochemically, they exhibit the characteristics of I-, to highly fractionated I-type granites. They originated from metaluminous to slightly peraluminous calc-alkaline magmas which developed within a volcanic island arc tectonic setting. They were emplaced mainly syn-tectonically.

                The late-, to post-tectonic granitoids comprise granodiorite/granite suite. They are slightly foliated but mainly exhibit the effects of mechanical deformation. Geochemically, they exhibit highly fractionated I-, to A-type characteristics and were mainly emplaced late in the orogenic cycle. They originated from dominantly peraluminous calc-alkaline magmas which developed in an active continental margin to within-plate tectonic settings. The mineral chemistry indicates that these rocks equilibrated at pressure >5 kb and temperatures between 400 – 600oC

                The alkali syenite exposed at the southeastern corner of the area is an isometric mass intruded into the metavolcanics. It is composed of alkali syenite and nepheline bearing alkali syenite. The alkalinity is not due to deficiency in alumina but to Fe and Na enrichments. The rocks originated from metaluminous to peralkaline magma with some calc-alkaline affinity developed in a within-plate tectonic setting and was emplaced post-orogenically. These rocks exhibit no signs of deformation and are probably related to the late Paleozoic/Mesozoic alkaline magmatism spread all over the basement.

                The distribution of U and Th in the studied rocks indicates a systematic increasing contents with silica from serpentinites, metagabbro-diorite complex to the metavolcanics, with the mélange matrix metasediments having the same U and Th contents as the metavolcanics because the detritus  was of volcanogenic origin. The granitoid suites exhibit the same features from the granodiorites to granites except for the higher contents of U and Th in the quartz diorites cannot be explained, however, they probably originated from a highly metasomatized mantle source enriched in U and Th.

                The positive correlations between U and Th and the other incompatible elements (Rb, Ba, Pb, Y, Zr, and Nb) confirm the incompatible behaviour during magmatic process and their contents were mainly controlled by the accessory minerals such as sphene, zircon, allanite, monazite and apatite."